工业机器人技术及应用 实训手册汇 1- 工业机器人的认知- 8认识工业机器人典型工作站

PAGEPAGE3实验一：工业机器人的认知一、实验目的1.认知实训室工业机器人的种类，并对其分类；2.掌握工业机器人的组成及主要参数；3.了解工业机器人外围辅助设备。二、实验设备1.码垛工业机器人工作站两台2.装配工业机器人工作站两台3.弧焊工业机器人工作站一台4.SCARA工业机器人工作站两台5.并联工业机器人工作站两台6.移动机器人三台7.点焊工业机器人工作站一台三、实验内容1.什么是工业机器人？,请写出其1-5各部分的名称和A1~A6轴的运动类型。2.工业机器人主要性能参数目前实训室工业机器人种类四、实验步骤1、回顾课堂教学中有关机器人的概念、结构及参数的知识，通过实物进一步加深基础知识的掌握。2、具体介绍实训室的工业机器人的特点、结构及参数（不少于5种）。种类及机型应用场合结构特点（可绘制结构图）性能参数

实验二：工业机器人机械系统的认知一、实验目的1.认知实训室工业机器人的机械系统；2.掌握工业机器人的机械系统的组成，了解工业机器人的传动系统二、实验设备1.码垛工业机器人工作站两台2.装配工业机器人工作站两台3.弧焊工业机器人工作站一台4.SCARA工业机器人工作站两台5.并联工业机器人工作站两台6.移动机器人三台7.模块化串联机器人四台三、实验内容1.请写出工业机器人机械系统的组成部分2.请列出工业机器人机座的形式请列出工业机器人臂部的配置形式工业机器人腕部的运动形式有哪些？工业机器人末端执行器的分类四、实验记录1、回顾课堂教学中有关机器人机械系统组成部分的的概念、结构和运动形式，通过实物进一步加深基础知识的掌握。2、具体记录实训室的工业机器人机械系统的组成特点、结构及形式。种类（型号）机座形式臂部配置形式腕部手部自由度3、观察和拆卸机器人的机械传动机构，填写下表。传动机构类型实现运动工作特点应用场合实践训练一：工业机器人的动力系统认知一、实验目的1、掌握工业机器人动力系统的组成2、掌握步进电机的型号及其驱动器的接线方式3、掌握交流伺服电机的型号及其驱动器的接线方式二、实验设备1、码垛工业机器人工作站两台2、装配工业机器人工作站两台3、弧焊工业机器人工作站一台4、SCARA工业机器人工作站两台5、双控模块化可拆装串联机器人三、实验内容与步骤1、通过观察，写出工业机器人动力系统主要组成部分：2、列出实验室中工业机器人交流伺服电机及其驱动器的型号，并画出接线示意图。3、通过观察，列出双控模块化可拆装串联机器人中步进电机电机及其驱动器的型号，并画出接线示意图。4、通过观察，比较工业机器人交流伺服系统和步进伺服系统的相同点和不同点。5、通过观察，掌握气动吸盘的气路组成、特点及作用。四、考核标准表1实验考核表评价要点评价标准评价方式考核方式分数权重分数总分观察问题正确观察型号教师评价理论10%分析问题正确分析电路连接理论20%回答问题正确回答报告问题理论30%工作态度（思政点）认真、主动参与学习小组成员互评理论20%团队合作（思政点）具有团队成员合作的精神理论20%实践训练二：步进电机的接线与调试一、实验目的熟悉步进电机运行原理及其驱动系统的连接；掌握步进电机性能特性及其调试的基本方法。二、实验内容JP-4230-3A步进驱动器的参数设置；REK信号发生器脉冲调试方法；步进电机绕组的接法方法；T型丝杠电机的正、反向运动。三、仪器设备1、DS1022示波器2、REK信号发生器3、JP-4230-3A步进驱动器4、稳压电源5、T型丝杠电机四、实验内容及步骤1、步进驱动器介绍这是一款专业的两相步进电机驱动。可实现正反转控制，通过3位拨码开关选择8档细分控制(1,2,4,8,16,32,64,128)，通过3位拨码开关选择6档电流控制（0.5A，1A，1.5A，2A，2.5A，3.0A）。适合驱动57、42型两相、四相混合式步进电机。能达到低振动、小噪声、高速度的效果驱动电机。(1)各接线端口介绍信号输入端PUL+：脉冲信号输入正。PUL-：脉冲信号输入负。DIR+：电机正、反转控制正。DIR-：电机正、反转控制负。EN+：电机脱机控制正。EN-：电机脱机控制负。电机绕组连接A+：连接电机绕组A+相。A-：连接电机绕组A-相。B+：连接电机绕组B+相。B-：连接电机绕组B-相。电源电压连接VCC：电源正端“+”GND：电源负端“-”图6步进驱动器注意：DC12-32VDC。不可以超过此范围,图6步进驱动器(2)步进电机相电流的设置驱动板上拨码开关4、5、6分别对应SW4、SW5、SW6.电流SW4SW5SW60.5A1111.0A1011.5A1102.0A1002.5A0113.0A010步进电机细分数设置细分数是以驱动板上的拨码开关选择设定的，用户可根据驱动器外盒上的细分选择表的数据设定（最好在断电情况下设定）。细分后步进电机步距角按下列方法计算：步距角=电机固有步距角/细分数。如：一台固有步距角为1.8°的步进电机在4细分下步距角为1.8°/4=0.45°，驱动板上拨码开关1、2、3、分别对应SW1、SW2、SW3。细分数SW1SW2SW311112101411081001611132101641101281004）电机接线图7电机接线方法2、T型丝杠电机介绍图8T型丝杠电机该步进电动机为2相4线，固有步距角为，电流。3、按照下述步骤完成步进电动机接线分别调整稳压电源为+4.8V，+24V。调整REK信号发生器和示波器，使其产生脉冲信号（信号发生器产生400HZ脉冲信号）。将调试好的脉冲信号接至步进驱动器信号输入端PUL+和PUL-（注意红线接-，红黑接+）。将丝杠电机4根线与步进驱动器A+,A-,B+,B-相连接（注意A+(黄)/A-(蓝)||B+(红)/B-(绿)）将稳压电源中+24V，0V分别接入步进驱动器VCC，GND（注意极性），再将稳压电源+4.8V，0V分别接入DIR+,DIR-接口。4、检测与调试按照步进电机相电流的要求，设置SW4为，SW5为，SW6为。步进电动机细分数为，设置SW1为，SW2为，SW6为。2）当断开+DIR上电压V，实现电机转；接通+DIR上电压V，实现电机转。5、接线说明1）关于脱机功能（ENA）打开脱机功能后，电机转子处于自由不锁定状态，可以轻松转动，此时输入脉冲信号不响应，关闭此信号后电机接受脉冲信号正常运转。注：一般在实际应用中可不接。2）方向和脱机悬空，此时加电后电机默认正转。运行无误后再依次测试加速(提高频率)、方向、细分和脱机等功能。五、思考题1、如何判断步进电机四条线的定义？2、电机的正反转情况与应实际达到的相反？3、绘制出这个控制系统的接线图。

六、考核标准表1实验考核表评价要点评价标准评价方式考核方式分数权重分数总分电路分析正确分析电路原理教师评价实操10%电路连接按图接线正确、规范、合理实操20%调试运行按照要求和步骤正确调试设备实操30%工作态度（思政点）认真、主动参与学习小组成员互评实操20%团队合作（思政点）具有团队成员合作的精神实操20%实践训练三：交流伺服电机调速及位置控制一、实验目的了解伺服系统的组成及富士伺服的连接方式。掌握富士伺服在不同控制方式下的参数设置方法。能够编制伺服原点复归程序及PLC与机器人通讯程序。二、实验内容不同模式下富士伺服驱动器的参数设置；设置PLC参数及运动控制向导编制伺服原点复归程序编制转盘位置控制程序；三、仪器设备HRG-HD1XKA工业机器人技能考核实训台四、实验内容及步骤1、富士伺服配线伺服模块采用富士RYH201F5-VV2型伺服驱动器和GYB201D5-RC2-B型伺服电机，伺服系统配线包括电源连接、伺服电机连接、输入输出信号连接。其基本配线如图1所示。图1富士伺服配线2、触摸屏操作7LED44个按LED4[MODE/ESC][∧][∨]、[SET/SHIFT]，各按键功能如图2所示。图2各按键功能各模式可以通过[MODE/ESC]键进行选择，如图2所示。图3各模式切换顺序3、富士伺服参数预设定在运行时必须要进行确认、设定的参数，伺服驱动器的控制方式分为位置控制、速度控制和转矩控制三种形式，在实际使用中需要根据实际需要进行选择。（1）位置控制位置控制是根据伺服驱动器的脉冲列的输入控制轴的旋转位置，根据要求，需要设定以下参数。表1脉冲参数设定编号名称设定范围设定值PA1_01控制模式选择0：置 1：速度 2：转矩3：位置<>速度4：位置<>转矩5：速度<>转矩6：展式 7：定行0PA1_02INC/ABS系统选择0：INC 1：ABS 2ABS0PA1_03指令脉冲输入方式、形态设定0：差动、指令脉冲/符号1：差动、正转脉冲/反转脉冲2：差动、90°相位差2信号10：集电极开路、指令脉冲/符号11：集电极开路、正转脉冲/反转脉冲12：集电极开路、90°相位差2信号10PA1_04运转方向切换0：正转指令CCW方向1：正转指令CW方向1PA1_05每旋转一周的指令输入脉冲数0：电子齿轮比有效（PA1_06/07）64~1048576pluse：本参数设定有效3600PA1_06电子齿轮分子01~41943040PA1_07电子齿轮分母1~41943040（2）速度控制速度控制就是根据伺服放大器的速度指令电压输入VREF或参数设定，控制轴的转速，参数PA1_01=1时，在RDY信号为ON的状态下变为速度控制。4、输入端子参数设定分配在指令序列输入端子上的信号，用参数进行设定，如表2所示。表2输入信号参数分配编号名称设定范围设定值变更PA3_01CONT1信号分配1～7811电源PA3_02CONT2信号分配1PA3_03CONT3信号分配6PA3_04CONT4信号分配PA3_05CONT5信号分配55、输出端子参数分配分配在指令序列输出端子上的信号，用参数进行设定，如表3所示。表3输出信号参数分配编号名称设定范围设定值变更PA3_51OUT1信号分配1～9522电源PA3_52OUT2信号分配16PA3_53OUT3信号分配16、PLC参数设定PLC需要完成IP地址分配、系统和时钟存储器等，见下表4.表4PLC参数配置序号图例说明1PLC置系统和时钟存储器2在以太网地址中设置PLC的IP地址3电脑的本地连接中，在Internet协议版本4中吧IP地址设置成和PLC网段一致4在连接机制中勾选允许从远程伙伴使用PUT/GET通讯访问7、运动控制向导设置西门子1200PLC内置了运动轴控制功能，可用于速度和位置控制。为了简化位控功能的使用，STEP7-Micro/WINSMART提供的运动控制向导可以快速完成PWM、PTO的组态。该向导可以生成位控指令，可以用这些指令对速度和位置进行动态控制。运动控制向导最多提供4轴脉冲输出的设置，脉冲输出速度从20Hz到100kHz可调。下表5为表运动控制向导设置过程。表5运动控制向导设置过程序号图例说明11.定义脉冲发生器选中PLC_1“属性”，再选中“脉冲发生器”，再勾选“启动该脉冲发生器”，最后将信号类型选为“PTO”运动控制形式22.添加工艺对象“轴_33.驱动器测量机构选择PO44.硬件接口组态选取“常规”选项，“轴名”为“轴_1”，再选择“Pulse_1”作为PTO输出。最后选定“Q0.0”位高速输出点，选定“Q0.1”控制方向。55.机械组态选取“机械”选项，“电机每转的脉冲数”为3600，再选择“电机每转的负载位移”36°，“所允许的旋转方向”根据需要可以选择为正方向、负方向、双向。66.位置监控组态选取“位置监控”选项，再勾选“启动硬限为开关”“启动软限为开关”，再选择硬限位开关为“I0.6”和“I0.7”,硬件限位的点评选择为“高电平”软件限位的范围是是-10000——+10000°。77.动态参数组态展开“动态”选项，再选取“常规”选项，设定“最大速度”为250，再设定“启动/停止速度”为10.最后设定“加速度”和“减速度”为48mm/s2。87.动态参数组态选取“急停”选项，设定“急停减速时间”为0.5。98.回参考点参数组态“回参考点开关”为I0.5；选择“逼近速度”为50，选择“减速度”为40。10运动控制相关参数指令块8、伺服原点复归程序ORGPLCMC_Home。本案例以伺ORG伺服原点复归序号图例说明1启动组态的轴2初始化回零标志位3伺服ON后并延迟1秒4延时结束后输出原点复归信号5原点复归完成后，输出回零完成标记M2.49、转盘位置控制程序机器人和PLC之间通过伺服开始旋转和伺服旋转到位信号来进行交互，当伺服旋转到位信号为ON时代表伺服已经到位，机器人可执行对应动作。PLC每次旋转72度，为1个工位，程序如图4所示。图4转盘位置控制程序五、考核标准表7实验考核表评价要点评价标准评价方式考核方式分数权重分数总分配置伺服输入输出信号能够正确的配置伺服输入输出信号教师评价实操10%设置运动控制向导正确设置运动控制向导实操20%能正确实现伺服原点复归及转盘位置控制实操30%工作态度（思政点）认真、主动参与学习小组成员互评实操20%团队合作（思政点）具有团队成员合作的精神实操20%实验：工业机器人的传感系统认知一、实验目的1、掌握传感器的组成2、了解传感器在工业机器人中的应用3、掌握工业机器人常用的传感器的特点二、实验设备1、码垛工业机器人工作站两台2、装配工业机器人工作站两台3、弧焊工业机器人工作站一台4、SCARA工业机器人工作站两台5、双控模块化可拆装串联机器人三、实验内容与步骤1、通过观察，列举工业机器人中的传感器。（不少于五种，完成下列表格）序号传感器名称(型号）所在机器人功能类别2、举例分析工业机器人传感器的接线。3、列举机器视觉在实训室工业机器人系统中的应用。实验：认识工业机器人的控制系统一、实验目的1、认识埃斯顿机器人的控制系统组成；2、认识埃斯顿机器人的控制器结构；3、用虚拟仿真实验平台完成埃斯顿六轴机器人的电气连接。二、实验设备1、工业机器人装调虚拟仿真平台；2、埃斯顿搬运码垛工业机器人4台。三、实验步骤（请按照要求写出拆装过程）。1、认识埃斯顿六轴机器人控制系统组成2、绘制控制柜接线款图四、实验记录序号接线端口1接线端口2注释和说明备注（规格）实训中遇到了什么问题，是如何解决的？实训：轨迹路线的示教编程一、请写出埃斯顿机器人走直线（正方形或三角形）+曲线（圆或S曲线）的程序。注意：从机器人的初始点开始，进行路径规划，并写出规划路径，最后回到初始点。圆形轨迹路径：2.S形曲线轨迹路径：2.编写程序，并对每行程序进行注解和说明。（从Start开始）序号编程语言注释备注三角形运动开始3.程序编写完成后，如何连续运行整个程序？

实训：埃斯顿机器人搬运任务示教编程一、实验目的。1、了解埃斯顿六轴工业机器人示教器使用；2、了解埃斯顿六轴工业机器人控制系统；3、掌握六轴工业机器人的示教编程及语言特点。二、实验设备。1、IBR本体实训台1套；三、实验内容：完成七巧板搬运任务的编程与调试。序号编程语言注释备注四、你在本次任务完成过